Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Поиски и разведка подземных вод и мероприятия по их охране от загрязнения и истощения. Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

1 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 12 / 142 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 > Следующая >>>

торов, которые в сочетании с антропогенной обстановкой и социальноэкономической конъектурой приводят к возможности формирования месторождения.

К факторам, определяющим закономерности формирования

месторождений подземных вод относятся:

а) наличие пластов-коллекторов с высокими фильтрационными свойствами; б) благоприятные (естественные или антропогенные) условия питания

и восполнения запасов подземных вод;

в) качество подземных вод отвечает установленным кондициям; г) возможность защиты подземных вод от загрязнения; д) благоприятная социально-экономическая конъектура.

Совокупность таких благоприятных условий формируется как в процессе геологического развития территории, так и под влиянием современной физико-географической и антропогенной обстановки.

В разрезе месторождения пресных подземных вод могут залегать несколько водоносных горизонтов, а нередко и водоносный комплекс. Однако в числе распространенных на месторождении водоносных горизонтов могут быть такие, в пределах которых по комплексу признаков формируются основные естественные ресурсы и запасы месторождения, а также складываются условия благоприятные для их отбора. К таким признакам:

а) мощность водоносного горизонта и литологический состав водовмещающих пород;

б) высокие фильтрационные показатели водоносных пород и их относительно слабую изменчивость в плане и разрезе;

в) постоянно действующие источники питания, а также гидравлическую связь водоносных горизонтов с поверхностными водами и т.д.

Водоносные горизонты, которые по ряду гидрогеологических признаков могут быть основными поставщиками эксплуатационных запасов пресных подземных вод на данном объекте при разрешении конкретных проблем централизованного водоснабжения можно назвать

продуктивными.

Выбор под разведку продуктивного водоносного горизонта на месторождении может производиться по результатам анализа материалов ранее проведенных исследований, по опыту эксплуатации действующих водозаборных сооружений или по результатам поисковых работ.

Контрольные вопросы:

1. Дать определение, месторождения подземных вод.

2. Дать определение, водозаборного участка.

3. Перечислить факторы, определяющие условия формирования экс-

плуатационных запасов в пределах месторождений.

4. Перечислить факторы, определяющие закономерности формирова-

ния месторождений подземных вод.

5. Перечислить признаки, формирующие естественные ресурсы и за-

пасы подземных вод.

1.3. КЛАССИФИКАЦИЯ ОСНОВНЫХ ТИПОВ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

1.3.1. Типизация месторождений подземных вод

Наличие в настоящее время многофазности условий формирования эксплуатационных запасов подземных вод породило многочисленные классификации и типизации месторождений подземных, учитывающие различные аспекты формирования запасов. Неоднозначность трактовки понятия месторождения подземных вод и принципов выделения их границ определила и различные подходы к типизации месторождений (Каменский, Плотников, Язвин, Боревский и многие другие).

В практике разведочных работ наиболее широкое применение нашла типизация, разработанная Язвиным А.С. и Боревским Б.В. (1976) основанная на учете комплекса геолого-гидрогеологических и физико-географических факторов и направленная на унификацию принципов методики поисково-разведочных работ, оценки и учета запасов, то есть имеющая выраженный целевой характер.

В то же время эта типизация вызывала критику в связи с отсутствием единого методологического подхода при выделении различных типов МПВ. Это потребовало ее корректировки с учетом нового фактического материала.

В таблице 1 представлена усовершенствованная типизация МПВ, основанная на учете совокупности естественных физико-географических и геолого-гидрогеологических факторов.

Таблица 1

Основные типы месторождений питьевых

и технических подземных вод

Индекс

типа

1 В речных долинах (на

2 В артезианских бас-

3 В конусах выноса

4 В ограниченных по

Тип месторождения Индекс

прибрежных участках)

сейнах

(субаэральных дельтах)

площади структурах

подтипа

1-А

1-Б

11-А

11-Б

111-А

111-Б

4-А

4-Б

Подтип месторождения

Равнинных рек Горных рек

Платформенных областей Межгорных впадин и предгорных прогибов

Предгорных шлейфов внутригорных впадин

В трещинно-карстовых и трещинных коллекторах В рыхлообломочных коллекторах: 4-Б1 – в наложенных молодых депрессиях 4-Б2 – в погребенных речных долинах

Окончание таблицы 1

5 В бассейнах и потоках

грунтовых вод

6 В бассейнах суб-

напорных вод межморенных отложений

7 В потоках трещинно-

жильных вод

8 В периферийных час-

тях лавовых потоков

9 В таликах в области

развития многолетнемерзлых пород

5-А

5-Б

5-В

Трещинно-карстовых массивов Зон экзогенной трещиноватости Песчаных массивов 5-В1-пустынь и полупустынь 5-В2-зандровых равнин 5-в-3–аллювиальных и аллювиальнопролювиальных равнин (широких речных террас)

При выделении основных типов месторождений, в той или иной мере учтены:

1) условия залегания, распространения и строения водовмещающих

пластов. Характеризующие их геометрические очертания;

2) особенности структуры пустотного порового или трещинного пространства, закономерности изменчивости гидрогеологических параметров, степень их неоднородности, характеризующие среду, в которой происходит движение подземных вод;

3) источники питания подземных вод, определяющие балансовую структуру ЭЗПВ и условия поступления этого питания в продуктивные пласты;

4) структура фильтрационных потоков в естественных условиях, определяемая совокупностью факторов, перечисленных выше (1-3).

5) структура фильтрационных потоков, возникшая в нарушенных условиях, размеры и формы депрессионных воронок, определяемые факторами (1-4).

Главным принципом предложенной типизации является совокупное отражение в названии общей специфики месторождений каждого типа и подтипа. Предлагаемая типизация с точки зрения ее использования для целей разведки МПВ является открытой и позволяет:

1) проводить дальнейшее более дробное подразделение внутри каждого типа с учетом своеобразия геолого-гидрогеологических условий различных регионов страны и тех или иных признаков и факторов, определяющих специфику месторождений. Но не нашедшего своего отражения в общем перечне факторов, положенных в основу разработанной типизации.

2) проводить дополнительную типизацию по другим признакам, которые могут определять методику разведки (мощность продуктивных пластов, глубина разведки и т.д.);

3) выделять принципиально новые типы МПВ по мере повышения геолого-гидрогеологической изученности территории страны.

1.3.2. Краткая характеристика основных типов месторождений подземных вод

Месторождения пресных подземных вод промышленного

типа. Месторождения пресных подземных вод промышленного типа –

это такие гидрогеологические объекты, которые на практике являются основными поставщиками значительных запасов подземных вод при решении проблем централизованного водоснабжения крупных городов, и промышленных предприятий. Нижний предел запасов подземных вод для этих месторождений промышленного типа можно условно принять примерно до 5-8 тыс. м3/сутки.

Месторождения подземных вод речных долин. Месторождения под- земных вод речных долин пользуются наибольшим спросом и представлены преимущественно грунтовыми водами песчано-галечниковых аллювиальных отложений речных долин.

Подтип широких речных долин или среднеазиатский. Основными характерными гидрогеологическими признаками их являются:

1) наличие мощной толщи водоносных песчано-галечниковых образований (до 400 м) и широкого фронта распространения естественного потока грунтовых вод (более 15 км);

2) присутствие вертикальной зональности фильтрационных свойств водоносных галечников, при которой отмечается постепенное ухудшение их водопроницаемости с увеличением глубины;

3) относительно близкое залегание грунтовых вод от поверхности (на площади распространения молодых террас до 3 м, а на древних террасах до 20 м. Реже более 20 м);

4) формирование в толще песчано-галечниковых отложений крупных естественных ресурсов и запасов грунтовых вод;

5) активная форма гидравлической связи грунтовых вод с речными поверхностными водами.

Подземные воды на месторождениях этого типа формируются и попол-

няются за счет трех основных источников:

а) инфильтрации поверхностных речных вод, причем для некоторых

речных долин этот источник питания действует не постоянно, а периодически;

б) скрытой (подземной) естественной разгрузки трещинных и пластовых вод коренных пород, слагающих основания и коренные борта долин, а также грунтовых вод притоков основной реки;

в) инфильтрации атмосферных осадков, выпадающих непосредственно на площади распространения аллювиальных галечниковых образований. Из этих источников питания наиболее существенное значение имеют поверхностные воды реки.

Месторождения подземных вод узких речных долин. Месторождения этого типа встречаются в сравнительно узких речных долинах, где фильтрационный поток в плане ограничивается фронтом 1-2 км, реже 3 км.

Водовмещающими породами на площади месторождений второго подтипа являются аллювиальные песчано-галечниковые или песчаногравелистые образования. Мощность их обычно незначительная и в среднем изменяется от 12 до 25 м, достигая иногда 60 м. К этим образованиям долин обычно приурочены грунтовые воды, залегающие в форме подземного потока. Поток в большинстве случаев имеет тесную гидравлическую связь с поверхностными речными водами.

Из всего разнообразия геолого-структурных и гидрогеологических условий можно выделить две разновидности речных долин, на площади которых:

1) водовмещающие аллювиальные песчано-галечниковые отложения

залегают непосредственно на практически водонепроницаемых породах;

2) песчано-галечниковые образования на всей площади или на отдельных ее участках подстилаются водоносными породами, обладающими высокими коллекторскими свойствами (например, залегание аллювиальных образований на карбонатных закарстованных водоносных породах. В этом случае в эксплуатацию могут быть вовлечены оба водоносных горизонта или только нижний (если аллювиальные образования обладают низкими фильтрационными показателями).

Характерными гидрогеологическими признаками месторождений

подземных вод второго типа являются:

1) формирование в аллювиальных песчано-галечниковых образованиях естественного потока грунтовых вод, имеющих сравнительно узкий фронт (в среднем от 1 до 2, реже 3 км);

2) незначительная мощность водоносного горизонта (в среднем 40-60м);

3) высокие и относительно однородные коллекторские свойства водовмещающих пород в верхней и средней частях речных долин (в нижней части долин наблюдается заметное ухудшение фильтрационных свойств пород и их неоднородность в плане и разрезе);

4) активная форма гидравлической связи подземных вод с поверхностными речными водами, что при наличии постоянно действующих водотоков создает благоприятные условия для привлечения дополнительных ресурсов подземных вод;

5) в некоторых случаях на месторождении возможно формирование двух водоносных горизонтов, что также повышает эксплуатационные возможности месторождения;

6) широкое распространение на территории РФ, как в горно-складчатых, так и платформенных областях. Все это определяет возможность применения сравнительно простых методов поисков, разведки и оценки эксплуатационных запасов таких месторождений.

Месторождения подземных вод погребенных и древних речных долин. В гидрогеологическом отношении такие древние долины можно рассматривать как огромные (по площади и емкости) естественные подземные хранилища грунтовых вод с весьма крупными естественными запасами (до 1 млрд.м вают данные разведки могут иметь полезную водоотдачу до 1 м

). Эти природные водохранилища грунтовых вод, как показы-

/с на три-

дцатилетний срок эксплуатации площадных водозаборных сооружений.

Среди древних долин на территории РФ выделяются разновидности уральского и европейского типа. Грунтовые воды, приуроченные к древним речным долинам уральского типа, питаются за счет инфильтрации поверхностных вод со стороны современного русла реки и скрытого дренирования трещинных вод коренных пород. Большая мощность до 80 м водоносного горизонта, в древней части долины и связь грунтовых вод с поверхностными, благоприятны для размещения водозаборного сооружения в виде линейного ряда скважин вдоль погребенного древнего русла.

В европейской части РФ месторождения грунтовых вод данного подтипа встречаются в области распространения ледниковых отложений. Древние доледниковые долины здесь глубоко врезаны в толщу коренных отложений и выполнены хорошо проницаемыми и мощными песчаными и песчано-галечниковыми отложениями. Такие древние долины выявлены, например, на площади Московского артезианского бассейна.

Аллювиальные образования в древних речных долинах могут обеспечивать расход водозаборных сооружений с эксплуатационным дебитом от 20 до 60 тыс.м3/сутки.

Месторождения трещинно-карстовых вод карбонатных пород. Среди всех литологических разностей трещинных осадочных, метаморфических и изверженных пород карбонатные горные породы (известняки, доломиты, мраморы) обладают самими высокими коллекторскими свойствами.

В гидрогеологическом отношении карбонатные породы могут быть подразделены на две формации:

Формация карбонатных пород платформенного типа распространена в разрезе верхнего чехла платформы. Породы, весьма слабо дислоцированные и тектонически не нарушенные, имеют горизонтальное залегание с четко выраженной слоистостью. Общая мощность карбонатных пород обычно незначительная (не превышает 250 м). Для платформенных областей отмечается наиболее интенсивное развитие трещинноватости и закарсто-

ванности карбонатных пород непосредственно в речных долинах. Указанное обстоятельство может быть объяснено влиянием развития речной долины на состояние пород: эрозионная деятельность поверхностных вод способствует усилению потенциально заложенной трещинноватости, а затем и закарстованности. Эти гидрогеологические особенности в условиях водоносности карбонатных пород можно использовать как поисковый критерий.

Накопленный материал по разведке подземных вод и осушению горных выработок позволяет подразделить формы трещиноватости карстовых пустот, распространенных в карбонатных породах, на две группы:

1) региональные или рассеянные карст и трещиноватость;

2) локальные или сосредоточенные карст и трещиноватость.

Региональные и локальные трещиноватость и закарстованность известняков создают следующие характерные особенности в распространении в них подземных вод:

1) Открытые карстовые пустоты локального типа, как правило, играют роль главных коллекторов, в которых сосредотачиваются мощные потоки трещинно-карстовых вод. К зонам распространения локального карста по тектоническим нарушениям и контактам часто приурочены крупные родники с расходом до 1,5 м3/с (реже до 5 м3/с), которые могут служить критерием для поисков наиболее перспективных участков и проведения на их площади предварительной и детальной разведки, а в дальнейшем – для создания концентрированного водозаборного сооружения.

2) В связи с этим закарстованные известняки в гидрогеологическом отношении можно рассматривать как огромные естественные подземные водохранилища.

Месторождения трещинно-карстовых вод замкнутых бассейнов.

Как видно из таблиц месторождения второго типа встречаются в двух разновидностях бассейнов трещинно-карстовых вод: в замкнутых и открытых.

Первый подтип (в замкнутых бассейнах) объединяет ограниченные по площади бассейны трещинно-карстовых вод, имеющие такие геологоструктурные условия, при которых образуются относительно замкнутые или почти замкнутые гидрогеологические районы, обычно вытянутые по простиранию узких полос известняков, залегающих в форме синклиналеподобных складок. Подземный сток их таких бассейнов характеризуется преимущественно родниковым расходом и определяется граничными условиями слабоводопроницаемых вмещающих некарстующихся пород.

Вверх по течению поверхностного потока в зоне контакта карбонатной толщи с вмещающими породами уровень трещинно-карстовых вод обычно залегает на глубинах ниже современного русла реки (до 10 м), поэтому в этой части бассейна располагается основная область питания и наблюдается естественное, иногда довольно интенсивное, поглощение поверхностных вод.

Месторождения трещинно-карстовых вод этого типа наиболее широко распространены и изучены на Урале, где они интенсивно используются для водоснабжения, а также на Алтае, в Центральном Казахстане и в Средней Азии.

Месторождения трещинно-карстовых вод открытых бассейнов обычно распространены в открытых бассейнах трещинно-карстовых вод, в которых геолого-структурные условия и значительная площадь распространения карбонатных пород отличаются наличием четко выраженной областью питания, что обеспечивает формирование относительно свободного местного (родниковый) и регионального глубинного подземного стока в сторону погружения водовмещающей структуры под более молодые образования. К таким бассейнам, имеющим большую площадь распространения, как правило, приурочены мощные подземные потоки.

На площади бассейнов, таким образом, формируются значительные естественные ресурсы и запасы трещинно-карстовых вод, накопление которых происходит преимущественно на глубинах ниже местного базиса эрозии.

За счет глубинного регионального стока трещинно-карстовых вод в сторону погружения известняков в покрывающих толщах более молодых пород очень часто образуются напорные водоносные горизонты сопряженного артезианского бассейна. Наиболее характерные в гидрогеологическом отношении месторождения этого типа встречаются в Южном Казахстане, по западному склону Урала, в Средней Азии, в Восточной Сибири и других горноскладчатых областях. На некоторых водозаборных сооружениях суммарный дебит достигает 200 тыс. м3/сутки, а суммарные водопритоки в систему подземных горных выработок на рудниках достигает 320 тыс. м3/сутки.

Для месторождений этого типа большую роль играют процессы инфильтрации поверхностных вод из речной сети. Так, на некоторых участках поверхностные воды имеют прямую связь с подземными водами через открытые карстовые пустоты, обнажающиеся в современном русле реки. Эти участки обычно отчетливо фиксируются в виде мощных родников.

Месторождения на площади распространения линз пресных подземных вод. Месторождения, приуроченные к площадям распространения

линз пресных грунтовых вод, делятся на два подтипа:

а) месторождения в линзах песчаных массивов пустынь;

б) месторождения в приканальных линзах.

Месторождения первого подтипа распространены в песчаных пустынных районах (Средняя Азия и Южный Казахстан) и на морских побережьях.

Питание пресных грунтовых вод в линзах может происходить за счет следующих источников:

а) инфильтрации атмосферных осадков;

б) конденсации влаги из воздуха;

в) инфильтрации поверхностных вод временно действующих потоков.

Наиболее крупные месторождения приурочены к песчаным образованиям пустыни Каракумы и по В.Н. Кунину называются подпесчаными линзами пресных вод.

Месторождения второго подтипа – приканальных линз пресных подземных вод распространены на территории РФ вдоль магистральных транспортных каналов, например Волга-Москва и др. Естественные ресурсы и запасы на таких месторождениях формируются за счет фильтрации потерь из канала.

При изучении данных месторождений очень важно установить положение границ линзы в плане и разрезе. В этом отношении можно выделить две наиболее типичные схемы граничных условий, складывающихся при формировании линзы в условиях:

а) подпертой фильтрации из канала;

б) свободной фильтрации поверхностных вод из канала, когда уровень грунтовых вод отрывается от русла канала.

Месторождения подземных вод на площади артезианских бассейнов платформенного типа. Артезианские бассейны платформенного типа

обычно имеют значительную площадь распространения (300-400 тыс. км2 и более) и в гидрогеологическом отношении представляют собой сложную систему этажно расположенных напорных водоносных горизонтов. Основные водоносные горизонты со значительными естественными запасами пресных напорных вод обычно отмечаются в верхнем структурном этаже. В вертикальном разрезе в верхнем структурном этаже распространена система водоносных горизонтов, разделенных выдержанными прослоями слабопроницаемых пород, через которые осуществляется гидравлическая связь между отдельными горизонтами. На площади крупных платформенных структур обычно распространены системы артезианских бассейнов. Например, на огромной площади Русской платформы выделяются Прибалтийский, Ленинградский Московский и др. бассейны.

Для артезианских бассейнов платформенного типа характерны следующие гидрогеологические особенности

1) значительная площадь распространения водоносных горизонтов;

2) формирование в разрезе несколько этажно расположенных водо-

носных пластов (система водоносных горизонтов);

3) формирование значительных и упругих запасов напорных вод;

4) наличие в вертикальном разрезе гидродинамической и гидрогеохи-

мической зональности;

5) постепенное уменьшение влияния метеорологических и гидрологических факторов на режим напорных вод по мере увеличения глубины залегания продуктивных пластов.

Месторождения подземных вод на площади артезианских бас-

сейнов горно-складчатых областей. По условиям формирования эксп-

луатационных запасов подземных вод выделяются два подтипа таких месторождений.

Месторождения первого подтипа – в замкнутых изолированных бассейнах, не имеющих связи с окружающими водоносными структурами, распространены в древних речных долинах в очень мелких синклиналеподобных складках, изолированных водопроницаемыми глинами от окружающих водоносных структур. Вследствие специфических условий питания они отличаются весьма ограниченными эксплуатационными возможностями и поэтому не играют существенной роли в решении проблем водоснабжения крупных объектов.

Наиболее широко в горно-складчатых районах распространены месторождения второго подтипа, среди которых по геолого-структурным условиям можно выделить несколько разновидностей артезианских бассейнов.

1. Артезианские бассейны, приуроченные к мелким синклинальным складкам второго и третьего порядков. К ним могут быть отнесены многочисленные артезианские бассейны, распространенные в Средней Азии, Казахстане на территории Российской Федерации – на площади КрымскоКавказкой складчатой области типа – Новороссийский, Сочинский, туапсинский и др. На их площади продуктивные водоносные горизонты приурочены к коренным породам мезозойского и кайнозойского возраста.

Такие месторождения распространены и в Саяно-Алтайской

складчатой области.

В гидрогеологическом отношении эти месторождения можно отнести к объектам со сложными условиями, когда с поверхности в покровных песчано-галечниковых образованиях могут быть распространены грунтовые воды современных аллювиальных отложений, а на глубине по разрезу синклинальной складки формируются один или два напорных водоносных горизонта. При таких гидрогеологических условиях создаются благоприятные предпосылки для выявления высокопроизводительного водозабора, с учетом формирования на нем привлекаемых эксплуатационных ресурсов путем дренирования грунтовых вод аллювиальных отложений и, в некоторых случаях, поверхностных вод.

2. Вторая разновидность артезианских бассейнов горно-складчатых областей формируется в межгорных котловинах, выполненных мощными рыхлыми песчано-галечниковыми образованиями, перекрытыми с поверхности покровными суглинками и глинами.

Почти со всех сторон межгорные котловины окружены горами. Такая природная обстановка весьма благоприятна для питания подземных вод в результате:

1) инфильтрации поверхностных вод, стекающих с горных сооружений;

2) инфильтрации атмосферных осадков, выпадающих непосредственно

на площади межгорной котловины;

<<< < Предыдущая 12 / 142 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]